用故事的形式趣说Python单例模式

Posted 2021-05-01 马哥Linux运维

来源：Python知识圈

ID：PythonCircle

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前言

在我们的真实世界之外，网络世界也是异常的紧张和繁忙，他们各司其职。最忙的当属 CPU 了，每天 24 小时都在工作，真的是整天神龙见首不见尾。

大家都在这紧张的节奏中工作着。有一天，小 c 加班到很晚，背着电脑包在路上走着。忽然发现了之前见过的小 d，他追上去拍了一下小 d 的肩膀说，嘿，小 d，你也刚下班呀？小 d 满脸的黑人问号，你是谁呀？

小 c 说你不认识我了？我们都是 Python 爸爸大家族里一个 Animal 类实例化出来的对象呀。我是 cat 对象，你是 dog 对象，当时 Animal 类创造我们的时候，我还拍照了呢。我给你看看照片。

# 定义一个 Animal 类
class Animal():
    pass


cat = Animal()  # 这是小 c
dog = Animal()  # 这是小 d

内存地址

# 定义一个 Animal 类
class Animal():
    pass


cat = Animal()
dog = Animal()

print('小 c 家的地址是：', id(cat))
print('小 d 家的地址是：', id(dog))

小 c 家的地址是： 4426348528
小 d 家的地址是： 4427809512

小 d 惊呼道，哇，很神奇耶，这个 id() 方法很强大耶，接着，小 c 指着盒子的背面的文字给小 d 看，这是 id() 方法的说明书。

Return the identity of an object.

This is guaranteed to be unique among simultaneously existing objects.
(CPython uses the object's memory address.)

单例模式

小 c 和 小 d 点了两杯卡布基诺，小 c 说到，单例模式是保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

Python 中，一个类创建对象实例是通过调用父类 object 的 __new__(cls) 方法来创建对象的。我们可以通过重写 __new(cls) 方法去实现类只创建一个实例。

# 定义一个 Animal 类
class Animal():
    # 定义一个类属性保存对象
    __instance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        # 如果 instance 为空证明是第一次创建实例
        if cls.__instance == None:
            # 通过父类的__new__(cls)创建实例
            cls.__instance = object.__new__(cls)
            return cls.__instance
        else:
            # 返回上一个对象的引用
            return cls.__instance


cat = Animal()
dog = Animal()

print('小 c 家的地址是：', id(cat))
print('小 d 家的地址是：', id(dog))

小 c 家的地址是： 4460020456
小 d 家的地址是： 4460020456

小 d 惊呼道：哇，好神奇啊。

但是，我还有个问题，单例模式有什么好处呢？

单例模式作用

小 c 说，单例模式有自己的优缺点。

优点

1、实例控制

单例模式会阻止其他对象实例化其自己的单例对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。

2、灵活性

因为类控制了实例化过程，所以类可以灵活更改实例化过程。

缺点

1、开销

虽然数量很少，但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例，将仍然需要一些开销。可以通过使用静态初始化解决此问题。

2、可能的开发混淆

使用单例对象（尤其在类库中定义的对象）时，开发人员必须记住自己不能使用 new 关键字实例化对象。因为可能无法访问库源代码，因此应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。

3、对象生成期

不能解决删除单个对象的问题。在提供内存管理的语言中（例如基于 .NET Framework 的语言），只有单例类能够导致单例类中出现悬浮引用。

所以，我们需要根据自己的需求，是否选择使用单例模式来解决问题。

通过小 c 的讲解，小 d 终于明白了，他们一起走出Hello World 咖啡馆，消失在灯火阑珊的夜色中。

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